(57)【要約】 【課題】  より簡易な回路で、放電時に発生する異常電圧を検出する方法を提供し、放電時に発生する異常電圧を検出する専用の検出回路を設ける必要がない圧電インバータの遮断方法及び、上記の異常電圧検出方法を備えた圧電インバータを提供すること。【解決手段】  放電に起因して生ずる出力電流ＩＬのスパイクノイズによる異常電圧を異常電圧検出手段１００及び１０１で検出し、異常電圧検出手段１００及び１０１の出力信号を駆動制御手段１１に出力し、前記交流電圧Ｖ３を遮断する。これにより、簡易な回路で放電時に発生する異常電圧を検出し、交流電圧Ｖ３を遮断することができる。【選択図】      図３
2006141146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数を持つ交流電圧を昇圧する圧電トランスを有する圧電インバータの異常電圧検出方法であって、
放電に起因して生ずる出力電流のスパイクノイズによる異常電圧を検出することを特徴とする圧電インバータの異常電圧検出方法。
【請求項２】
所定の周波数を持つ交流電圧を昇圧する圧電トランスと、該圧電トランスから出力された電流を検出する電流検出手段と、前記圧電トランスを駆動させるスイッチング素子を備える駆動手段と、前記電流検出手段により該駆動手段を制御する駆動制御手段と、を備えた圧電インバータであって、
前記駆動制御手段は、放電に起因して生ずる出力電流のスパイクノイズによる異常電圧を検出する異常電圧検出手段を備え、該異常電圧検出手段の出力により、前記交流電圧を遮断することを特徴とする圧電インバータ。
【請求項３】
所定の周波数を持つ交流電圧を昇圧する圧電トランスと、該圧電トランスから出力された電流を検出する電流検出手段と、前記圧電トランスを駆動させるスイッチング素子を備える駆動手段と、前記電流検出手段により該駆動手段を制御する駆動制御手段と、を備えた圧電インバータであって、
前記駆動制御手段は、放電に起因して生ずる出力電流のスパイクノイズによる異常電圧を検出する異常電圧検出手段と、前記スイッチング素子を開閉させるタイミングを制御する論理回路と、該論理回路を有する制御回路を備え、  
該制御回路は、更に制御回路を外的要因から保護する保護回路を備え、
該保護回路は、前記異常電圧検出手段で検出された電圧を積算する積分手段と、該積算手段で積算された電圧と所定の電圧値を比較する積算電圧比較手段とを備え、
前記論理回路は、前記異常電圧検出手段から出力された異常電圧検出信号または前記比較手段からの出力信号により、前記スイッチング素子を開閉させることを特徴とする圧電インバータの遮断方法。
【請求項４】
前記制御回路は、圧電インバータ専用制御ＩＣであることを特徴とする請求項３に記載の圧電インバータの遮断方法。
【請求項５】
前記異常電圧検出手段は、電界効果トランジスタと抵抗からなることを特徴とする請求項３に記載の圧電インバータの遮断方法。
【請求項６】
所定の周波数を持つ交流電圧を昇圧する圧電トランスと、該圧電トランスから出力された電流を検出する電流検出手段と、前記圧電トランスを駆動させるスイッチング素子を備える駆動手段と、前記電流検出手段により該駆動手段を制御する駆動制御手段と、を備えた圧電インバータの異常電圧検出回路であって、
前記駆動制御手段は、放電に起因して生ずる出力電流のスパイクノイズによる異常電圧を検出する異常電圧検出手段を備え、
該異常電圧検出手段は、電界効果トランジスタと抵抗から構成され、
前記異常電圧検出手段の出力により、前記交流電圧を遮断することを特徴とする圧電インバータの異常電圧検出回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷陰極管の駆動装置やテレビジョン受像器、電子複写機、携帯電話等の高圧発生装置に使用される圧電トランスを用いた圧電インバータを、放電時に発生する異常電圧から保護する圧電インバータの遮断方法及び、その異常電圧を検出する異常電圧検出方法並びに、その異常電圧検出方法を備えた圧電インバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置には、バックライト用光源に冷陰極管が使用され、その点灯装置にはインバータが使用されている。このインバータには輝度調整等のため、定電流回路が採用されており、冷陰極管は、定電流駆動により、例えば、１．５ｋＶ程度の高電圧、数ｍＡ程度の低電流で点灯させている。そして、インバータから交流出力が供給される冷陰極管を含む電流ルートは、トランスの高圧側端子から冷陰極管までの配線区間であり、トランスの端子、プリント配線板上の導体パターン、コネクタ、配線等、多数の部材を経由しているため長く、しかも、回路配線が細く、外圧により変形し易いものである。携帯電話機やノート型パーソナルコンピュータにあっては、冷陰極管点灯装置の設置空間はとりわけ狭く、インバータから冷陰極管に至る細い配線は外圧による変形を受け易い。
【０００３】
このようなインバータの電流ルートに断線が生じると、その断線で電流が遮断されるが、その電流が高圧定電流であるため、冷陰極管の電流ルートには、断線時、電圧上昇が起こり、断線個所で生起した放電が継続して電流ルートが維持されるおそれがある。電流ルートが維持されると、管電流が流れ、冷陰極管の点灯が持続する。点灯状態から動作異常を知ることができないため、その動作異常の発見が遅れることになる。係る異常状態の継続は好ましくないことである。そこで、液晶表示装置のバックライト用冷陰極管等、各種負荷に交流出力を供給するインバータに関し、回路配線の断線放電、高低圧部間の破壊放電、地絡放電等の異常を検出する必要がある、
上記の問題に対して、直流入力を交流出力に変換し、該交流出力を冷陰極管等の負荷に供給するインバータに関し、放電等による異常電圧を検出し、その異常電圧によって、直流入力を遮断する放電保護回路がある。（特許文献１参照。）この回路では、インバータの負荷に生じた断線放電が生じると、インバータの負荷に異常電圧が印加され、この異常電圧によって、検出回路に設けられたツェナーダイオードとトランジスタを導通させ、上記の検出回路に流れる電流により、直流入力とインバータ制御回路間に設けられたトランジスタを非道通にして遮断することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開Ｈ０５−１６８２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した放電保護回路では、インバータの負荷に生じた断線放電が生じると、インバータの負荷に異常電圧が印加され、この異常電圧によって、検出回路に設けられたツェナーダイオードとトランジスタを導通させ、上記の検出回路に流れる電流により、直流入力とインバータ制御回路間に設けられたトランジスタを非道通にして遮断することができ、インバータ回路を保護することができるものの、しかしながら、放電等による異常電圧を上記の検出回路で検出し、その検出回路に流れる電流で直流入力を遮断するため、専用の検出回路が必要になり、インバータの回路が複雑になるといった問題もあった。
【０００６】
本発明は、上記のような種々の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、上述した放電保護回路より簡易な回路で、放電時に発生する異常電圧を検出する方法を提供することにある。また、放電時に発生する異常電圧を検出する専用の検出回路を設ける必要がない圧電インバータの遮断方法、上記の異常電圧検出方法を備えた圧電インバータ及び異常電圧検出回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的達成のため、本発明の圧電インバータの異常電圧検出方法では、所定の周波数を持つ交流電圧を昇圧する圧電トランスを有する圧電インバータの異常電圧検出方法であって、放電に起因して生ずる出力電流のスパイクノイズによる異常電圧を検出することを特徴としている。これにより、簡易な回路で、放電時に発生する異常電圧を検出することができる。また、異常電圧を検出することにより、正常時に誤動作がなく、信頼性の高い保護回路を提供することができる。
【０００８】
また、本発明の圧電インバータでは、所定の周波数を持つ交流電圧を昇圧する圧電トランスと、該圧電トランスから出力された電流を検出する電流検出手段と、前記圧電トランスを駆動させるスイッチング素子を備える駆動手段と、前記電流検出手段により該駆動手段を制御する駆動制御手段と、を備えた圧電インバータであって、前記駆動制御手段は、放電に起因して生ずる出力電流のスパイクノイズによる異常電圧を検出する異常電圧検出手段を備え、該異常電圧検出手段の出力により、前記交流電圧を遮断することを特徴としている。これにより、放電時に発生する異常電圧を検出する専用の検出回路を設けることなく、既存の回路に異常電圧検出手段を追加して、放電時に発生する異常電圧を検出することができる。よって、圧電インバータ回路がより簡易になる。また、検出した異常電圧に基づいて、圧電トランスに入力される交流電圧を確実に遮断することができる。よって、放電時に発生する異常電圧から、圧電インバータ回路を保護することができる。
【０００９】
また、本発明の圧電インバータの遮断方法では、所定の周波数を持つ交流電圧を昇圧する圧電トランスと、該圧電トランスから出力された電流を検出する電流検出手段と、前記圧電トランスを駆動させるスイッチング素子を備える駆動手段と、前記電流検出手段により該駆動手段を制御する駆動制御手段と、を備えた圧電インバータであって、前記駆動制御手段は、放電に起因して生ずる出力電流のスパイクノイズによる異常電圧を検出する異常電圧検出手段と、前記スイッチング素子を開閉させるタイミングを制御する論理回路と、該論理回路を有する制御回路を備え、該制御回路は、更に制御回路を外的要因から保護する保護回路を備え、該保護回路は、前記異常電圧検出手段で検出された電圧を積算する積分手段と、該積算手段で積算された電圧と所定の電圧値を比較する積算電圧比較手段とを備え、前記論理回路は、前記異常電圧検出手段から出力された異常電圧検出信号または前記比較手段からの出力信号により、前記スイッチング素子を開閉させることを特徴している。
【００１０】
これにより、放電時に発生する異常電圧を検出する専用の検出回路を設けることなく、既存の回路に異常電圧検出手段を追加して、放電時に発生する異常電圧を検出することができる。よって、圧電インバータ回路がより簡易になる。また、検出した異常電圧に基づいて、圧電トランスに入力される交流電圧を確実に遮断することができる。よって、放電時に発生する異常電圧から、圧電インバータ回路を保護することができる。
【００１１】
また、本発明の圧電インバータの遮断方法では、前記制御回路は、圧電インバータ専用制御ＩＣであることを特徴としている。これにより、圧電インバータ専用制御ＩＣの外部
に異常電圧検出手段を接続するだけで、放電時に発生する異常電圧から、上記の圧電インバータ専用制御ＩＣを容易に保護することができる。
【００１２】
また、本発明の圧電インバータの遮断方法では、前記異常電圧検出手段は、電界効果トランジスタと抵抗からなることを特徴としている。これにより、電子部品（電界効果トランジスタと抵抗）２個を追加しただけで、異常電圧を検出することができる。よって、圧電トランスの高圧側すなわち、冷陰極管等の各種負荷側に配設されたとしても、電子部品２個なので、回路配置上の自由度を高めることができる。更に、上記の電子部品は、異常電圧の検出によって部品破損しないので、遮断後、放電箇所に不具合がなければ、再投入することができる。
【００１３】
また、本発明の圧電インバータの異常電圧検出回路では、所定の周波数を持つ交流電圧を昇圧する圧電トランスと、該圧電トランスから出力された電流を検出する電流検出手段と、前記圧電トランスを駆動させるスイッチング素子を備える駆動手段と、前記電流検出手段により該駆動手段を制御する駆動制御手段と、を備えた圧電インバータの異常電圧検出回路であって、前記駆動制御手段は、放電に起因して生ずる出力電流のスパイクノイズによる異常電圧を検出する異常電圧検出手段を備え、該異常電圧検出手段は、電界効果トランジスタと抵抗から構成され、前記異常電圧検出手段の出力により、前記交流電圧を遮断することを特徴としている。
【００１４】
これにより、放電時に発生する異常電圧を検出する専用の検出回路を設けることなく、既存の回路に異常電圧検出手段を追加して、放電時に発生する異常電圧を検出することができる。よって、圧電インバータ回路がより簡易になる。また、検出した異常電圧に基づいて、圧電トランスに入力される交流電圧を確実に遮断することができる。よって、放電時に発生する異常電圧から、圧電インバータ回路を保護することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態の一つについて、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１６】
はじめに、本発明の一の実施形態に係る圧電インバータの構成について図１乃至図２を参照して説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施形態に係る圧電インバータの基本構成を示すブロック図である。図１において、圧電インバータの駆動制御手段１１は、主に積分手段２とＶ−Ｆコンバータ３により構成され、駆動手段７を制御している。駆動手段７は、例えばインバータタイプのスイッチング電源を構成している。圧電トランス１は、駆動手段７から供給された交流電圧Ｖ３を昇圧し、負荷、例えば、冷陰極管ＲＬ等に出力している。また、負荷の圧電トランス対向端側には、出力電流ＩＬを検出する電流検出手段８が配設されており、電流検出手段８の検出信号を駆動制御手段１１にフィードバックさせて、圧電トランス１を制御している。
【００１８】
次に、このような構成の圧電インバータの動作を図２を参照しつつ説明する。図２は圧電トランス１の動作特性をグラフに示した図である。縦軸は昇圧比、横軸は周波数を表している。図１において、駆動制御手段１１内の積分手段２は基準電圧Ｖ１が入力されると共に、電流検出手段８からの信号が入力され、両者の差の積分が出力される。つまり、基準電圧Ｖ１と電流検出手段８からの信号のレベルが等しくなるまで、積分手段２は前記２信号の差を出力する。この積分手段２の出力はＶ−Ｆコンバータ３に入力されるが、Ｖ−Ｆコンバータ３には予め初期値、つまり圧電トランス１の出力が低出力Ｖａとなる周波数ｆａを与える電圧Ｖ２０が設定されていて、その後、積分手段２の出力Ｖ２に対応した周波数ｆを出力する。Ｖ−Ｆコンバータ３の出力は駆動手段７に入力され、駆動手段７はこの周波数ｆに応じた電圧であって、同一周波数の交流電圧Ｖ３を圧電トランス１に与える。圧電トランス１では入力周波数ｆに応じて昇圧した交流電圧Ｖ４を発生し、負荷ＲＬを駆動する。負荷ＲＬに流れる出力電流ＩＬは電流検出手段８により検出され、電圧信号に変換されて積分手段２に入力される。このように回路が安定であれば電流検出手段８の利得をｋとおくと、出力電流ＩＬが基準電圧Ｖ１に対して、ＩＬ＝Ｖ１／ｋ となるよう動作する。
【００１９】
そして、負荷ＲＬを駆動すると、積分手段２に設定されている電圧と電流検出手段８により検出された出力電流ＩＬに対応した電圧とが比較され、所定の出力を生ずるようＶ−Ｆコンバータ３の周波数ｆを下げる方向に動作する。圧電トランス１の共振点より右側の周波数であれば、周波数が低下するのに比例して出力が増大する。このようにして、圧電トランス１の出力が順次増大して行き、負荷である冷陰極管ＲＬの点灯電圧Ｖｂに達すると、冷陰極管ＲＬが点灯する。ここで、例えば、冷陰極管ＲＬ付近で放電が起こり、冷陰極管ＲＬに異常電圧が発生したとしても、発生した放電が継続して電流ルートが維持されるおそれがある。電流ルートが維持されると、管電流が流れ、冷陰極管ＲＬの点灯が持続する。以上より、点灯状態から動作異常を知ることができないため、その動作異常の発見が遅れることになる。
【００２０】
そこで、図３に示す回路に、本発明の特徴的な部分である異常電圧検出手段１００及び１０１を設け、放電等により発生する異常電圧を検出することとしている。
図３は本発明の特徴部分を示す圧電トランス１の制御回路図である。図３は、直流電圧Ｖｃｃと、駆動手段７と、負荷である冷陰極管ＲＬと、駆動制御手段１１を示している。また、駆動手段７は、駆動手段７のスイッチング素子である電界効果トランジスタ２０と、直流電圧Ｖｃｃを交流に変換する電界効果トランジスタ４０及び４１と、インダクタンス４４及び４５と、接地４２及び４３とを示している。後述するが、電界効果トランジスタ４０及び４１は、Ｖ−Ｆコンバータ３から出力される動作信号により、オン・オフ動作を繰り返し、直流電圧Ｖｃｃを所定の周波数ｆを持つ交流電圧Ｖ３に変換する。
【００２１】
また、図３は、駆動制御手段１１に含まれる制御回路である圧電インバータ専用制御ＩＣ２００と、本発明の特徴的な部分である異常電圧検出手段である電界効果トランジスタ１００と抵抗１０１を示している。更に、圧電インバータ専用制御ＩＣ２００は、積分手段の一部である積分器２６と、積算電圧比較手段である比較器２４と、比較器２４の基準電圧を得るために設けられる直流電源２５及び接地３３を示している。積分器２６は、オペアンプとコンデンサと基準電圧からなる公知の回路であるので、その動作とその回路構成を省略する。なお、上記の基準電圧は、本実施形態では図１に示した基準電圧Ｖ１である。積分器２６と比較器２４、直流電源２５及び接地３３で、圧電インバータ専用制御ＩＣ２００の保護回路を構成している。更に、圧電インバータ専用制御ＩＣ２００は、Ｖ−Ｆコンバータ３と、比較器２３及び論理回路であるＡＮＤ回路２２を示している。また、抵抗３２と、接地３６と、抵抗３０と、コンデンサ２９と、接地３５及びダイオード３１は、電流検出手段８を構成している。ダイオード３１は電圧を整流して直流レベルに変換する変換部として配設されている。抵抗３０とコンデンサ２９は整流回路として配設されている。
【００２２】
また、コンデンサ２８は、ソフトスタートに用いられるコンデンサである。該コンデンサ２８は起動時、例えば、電界効果トランジスタ２０のオン動作時に流入する大きな突入電流を制限するために設けられている。本実施形態では、コンデンサ２８は起動時に流入する突入電流によって、２．４Ｖまで充電されている。その他、コンデンサ２７、接地３４及びＮＯＴ回路２１が示されている。コンデンサ２７と接地３４は、圧電インバータ専用制御ＩＣ２００内にある積分器２６と合わせて積分手段２を構成している。
ここで、正常時の各要素の動作を説明すると、直流電圧Ｖｃｃは駆動手段７の電界効果トランジスタ２０に供給される。電界効果トランジスタ２０は、駆動制御手段１１の一部である圧電インバータ専用制御ＩＣ２００から出力された信号のタイミングで、オン・オフ動作を繰り返す。駆動制御手段１１は、直流電圧Ｖｃｃの電圧を一定に制御するため、圧電トランス１の入力電圧に関係している箇所から検出した電圧に基づく、図示しないフィードバック回路を有している。該フィードバック回路は、比較器を備え、上記の検出した電圧と三角波からなる基準電圧の差を圧電インバータ専用制御ＩＣ２００内に設けられたＡＮＤ回路２２に出力する。ＡＮＤ回路２２は、後述する比較器２３から出力される信号、比較器２４から出力される信号及び、上記フィードバック回路からの信号の全てが“Ｈｉｇｈ”のとき、“Ｈｉｇｈ”を出力する。ＡＮＤ回路２２の出力信号は、駆動制御手段１１内に設けられたＮＯＴ回路２１で反転され、電界効果トランジスタ２０に出力される。電界効果トランジスタ２０は、駆動制御手段１１から出力された信号が“Ｌｏｗ”のとき、オン動作し、“Ｈｉｇｈ”のときにオフ動作する。すなわち、駆動制御手段１１は、直流電圧Ｖｃｃが増加すると、電界効果トランジスタ２０がオン動作している時間を減少させて、電界効果トランジスタ２０の出力電圧を減少させる。また、直流電圧Ｖｃｃが減少すると、オン動作している時間を増加させて、電界効果トランジスタ２０の出力電圧を増加させる。よって、上記の出力電圧は、予め決められた電圧になるようにフィードバック制御されている。
【００２３】
また、上記の出力電圧は、駆動手段７のインダクタンス４４及び４５を通過して、圧電トランス１に出力されている。インダクタンス４４及び４５と圧電トランス１の間には、電界効果トランジスタ４０及び４１が設けられており、該電界効果トランジスタ４０及び４１は、一方の端子を接地されている。上記の電界効果トランジスタ４０及び４１は、上述したように、Ｖ−Ｆコンバータ３に接続されている。Ｖ−Ｆコンバータ３は、電界効果トランジスタ４０及び４１をオン動作させるために動作信号を出力する。電界効果トランジスタ４０又は４１がオフ動作すると、電界効果トランジスタ４０又は４１には、電界効果トランジスタ２０の出力電圧が印加される。Ｖ−Ｆコンバータ３から出力された動作信号により、電界効果トランジスタ４０又は４１がオン動作すると、電界効果トランジスタ４０又は４１に印加していた電圧は０Ｖになる。よって、Ｖ−Ｆコンバータ３から出力される動作信号に応答して、電界効果トランジスタ４０及び４１がオン・オフ動作することにより、電界効果トランジスタ２０の出力電圧は、Ｖ−Ｆコンバータ３から出力される動作信号に応答した周波数ｆを持つ交流電圧Ｖ３に変換される。
【００２４】
上記のＶ−Ｆコンバータ３から出力される動作信号に基づいた所定の周波数ｆを有する変換された交流電圧Ｖ３は圧電トランス１に出力される。圧電トランス１は、入力された交流電圧Ｖ３を昇圧し、負荷である冷陰極管ＲＬに昇圧した交流電圧Ｖ４を出力する。冷陰極管ＲＬに流れる出力電流ＩＬは、図１に示した電流検出手段８で検出されている。本実施形態に示す電流検出手段８は、上述したように、抵抗器３０、３２及び１０１と、ダイオード３１と、コンデンサ２９と、接地３５及び３６から構成されている。冷陰極管ＲＬに流れる出力電流ＩＬの一部は、図３に示した接地用抵抗３２を通過し、接地３６から放出される。また、出力電流ＩＬの一部はダイオード３１を通過し、整流回路を構成するコンデンサ２９に蓄積され、抵抗３０及び本発明の特徴的な部分である抵抗１０１を通過し接地３５から放出される。正常時は、コンデンサ２９、抵抗３０及び抵抗１０１と抵抗３２のインピーダンスにより、分配される電流が各要素に流れる。コンデンサ２９又は抵抗３０及び抵抗１０１に印加される所定の電圧が、圧電インバータ専用制御ＩＣ２００の出力検出端子５１に、検出信号として印加される。駆動制御手段１１の一部である圧電インバータ専用制御ＩＣ２００内に設けられた積分器２６は、上記の検出信号として出力検出端子５１に印加された電圧と基準電圧Ｖ１の差を積分して出力する。つまり、上記の検出信号による電圧と基準電圧Ｖ１が等しくなるまで、積分器２６は出力し続ける。
【００２５】
積分器２６は、Ｖ−Ｆコンバータ３に、上記の検出信号による電圧と基準電圧Ｖ１の差を積分した結果である積分器出力５２を出力する。積分器出力５２を出力されたＶ−Ｆコンバータ３は、積分器２６からの出力に対応した周波数ｆを持つ動作信号を、電界効果トランジスタ４０及び４１に出力し、電界効果トランジスタ４０及び４１をオン・オフ動作させる。この電界効果トランジスタ４０及び４１のオン・オフ動作により、電界効果トランジスタ２０の出力電圧を、上述したように交流電圧Ｖ３に変換する。変換された交流電圧Ｖ３は、圧電トランス１に出力される。圧電トランス１は、交流電圧Ｖ３の周波数ｆに応じて昇圧した交流電圧Ｖ４を出力する。
【００２６】
また、上述したように、積分器２６と比較器２４、直流電源２５及び接地３３は、圧電インバータ専用制御ＩＣ２００の保護回路を構成している。この保護回路は、圧電インバータ専用制御ＩＣ２００を回路配線の断線放電、高低圧部間の破壊放電、地絡放電等の異常電圧から保護するため、上記の異常電圧が発生した場合、直流電圧Ｖｃｃを遮断している。また、上記の放電は、冷陰極管ＲＬの経年劣化によって発生し易くなるので、冷陰極管ＲＬが予め決められた年数、連続して使用された場合も、同様に直流電圧Ｖｃｃを遮断している。ここで、この保護回路の動作を説明する。上述したように、積分器２６は、出力検出端子５１の電圧と基準電圧Ｖ１の差を積分し出力する。出力された積分器出力５２は、比較器２４にも出力される。比較器２４は、積分器出力５２と直流電源２５の電圧値を比較して、ＡＮＤ回路２２に出力する。積分器出力５２が直流電源２５の電圧値より高くなった場合には、“Ｌｏｗ”を出力し、積分器出力５２が直流電源２５の電圧値よりも低い場合には“Ｈｉｇｈ”を出力する。比較器２４は、回路配線の断線放電等により出力検出端子５１に異常電圧が印加され、異常電圧が持続した場合、又は、冷陰極管ＲＬが予め決められた年数、連続して使用された場合、積分器出力５２の電圧値が直流電源２５の電圧値より高くなる。比較器２４は上述した場合のみ“Ｌｏｗ”を出力する。出力検出端子５１に異常電圧が印加されていない場合、又は、冷陰極管ＲＬが予め決められた年数、連続して使用されていない場合、積分器出力５２の電圧値は、直流電源２５の電圧値より低くなるので、比較器２４は“Ｈｉｇｈ”を出力する。
【００２７】
ＡＮＤ回路２２は、比較器２３の出力信号と、比較器２４の出力信号と、上述したフィードバック回路から出力される出力信号の全てが、“Ｈｉｇｈ”の場合のみ、“Ｈｉｇｈ”を出力する。比較器２３の出力信号が“Ｌｏｗ”の場合は、他の出力信号に係らず“Ｌｏｗ”を出力する。同様に、比較器２４の出力信号が“Ｌｏｗ”の場合は、他の出力信号に係らず、“Ｌｏｗ”を出力する。ＡＮＤ回路２２からの出力が“Ｈｉｇｈ”の場合、ＮＯＴ回路２１によって反転され、電界効果トランジスタ２０をオン動作に制御する。逆に、ＡＮＤ回路２２からの出力が“Ｌｏｗ”の場合は、電界効果トランジスタ２０をオフ動作に制御する。すなわち、比較器２４が“Ｌｏｗ”を出力すると、ＡＮＤ回路２２は“Ｌｏｗ”を出力し、ＮＯＴ回路２１は反転し、電界効果トランジスタ２０のゲートには“Ｈｉｇｈ”が入力されるので、電界効果トランジスタ２０はオフ動作する。よって、回路配線の断線放電等が発生した場合、又は、冷陰極管ＲＬが予め決められた年数、連続して使用された場合、積分器２６の積分器出力５２が、直流電源２５の電圧値より高くなるので、比較器２４は“Ｌｏｗ”を出力し、電界効果トランジスタ２０をオフ動作させ、直流電圧Ｖｃｃを遮断する。上記の場合以外は、比較器２４は“Ｈｉｇｈ”を出力する。よって、圧電インバータ専用制御ＩＣ２００の保護回路は、正常時、電界効果トランジスタ２０の制御に関与しない。
【００２８】
ここで、比較器２３は、図３に示したようにマイナス側端子に入力された三角波と、プラス側端子に入力されたＤｕｔｙ制御端子５０の電圧、すなわち、コンデンサ２８の電圧（本実施形態では図７に示すように２．４Ｖ）を比較し、“Ｌｏｗ”又は“Ｈｉｇｈ”を出力する。マイナス側端子の電圧レベルが、プラス側端子のそれと同レベルか又は、高い場合は“Ｌｏｗ”を出力する。マイナス側端子の電圧レベルが、プラス側端子のそれより低い場合は“Ｈｉｇｈ”を出力する。コンデンサ２８は、上述したように、ソフトスタートコンデンサであり、起動時、例えば、電界効果トランジスタ２０のオン動作時に流入する大きな突入電流を制限するために設けられている。コンデンサ２８は起動時に流入する突入電流によって、２．４Ｖまで充電されている。比較器２３のマイナス側端子に入力された電圧は、１．５Ｖ−２．０Ｖの電圧を持つ三角波に設定されているため、正常時、比較器２３は“Ｈｉｇｈ”を出力する。よって、比較器２３は、正常時、電界効果トランジスタ２０の制御に関与しない。後述するが、回路配線の断線放電等により異常電圧が発生し、本発明の特徴部分である電界効果トランジスタ１００がオン動作した場合に、Ｄｕｔｙ制御端子５０の電圧が０Ｖになるので、比較器２３は“Ｌｏｗ”を出力し、電界効果トランジスタ２０をオフにする。
【００２９】
以上より、本発明の特徴の部分を含む圧電トランス１の制御回路図の説明したが、以降、本発明の特徴的な部分である電界効果トランジスタ１００と抵抗１０１により、放電時に発生する異常電圧を検出し、その検出信号により直流電圧Ｖｃｃを遮断する方法について、図４乃至図７を参照して説明する。
【００３０】
図４は正常時における出力検出端子５１に印加される電圧波形を示す図、図５は放電時における出力検出端子５１に印加される電圧波形を示す図、図６は放電発生から出力遮断にいたるまでのフローチャート、図７は各端子の放電時における電圧波形である。
図４では正常時の圧電インバータ専用制御ＩＣ２００の出力検出端子５１に印加される電圧波形を、図５では放電時の出力検出端子５１に印加される電圧波形を示している。図４及び図５は、縦軸に電圧を、横軸に時間を表している。図４に示すように、正常時、出力検出端子５１には０．８Ｖ−１Ｖの交流電圧が印加されている。しかし、放電時、出力検出端子５１に印加される電圧は図５に示すように変化する。放電時の出力電流ＩＬにスパイクノイズが発生し、上記のスパイクノイズを起因とする異常電圧が発生する。そのため、図５に示されたように、本実施形態では、出力検出端子５１に印加する電圧レベルは、８Ｖまで上昇している。
【００３１】
本発明では、上記のスパイクのノイズを起因とする異常電圧を検出して、直流電圧Ｖｃｃを電界効果トランジスタ２０で遮断することによって、圧電トランス１に供給される交流電圧Ｖ３を遮断している。図６に交流電圧Ｖ３を遮断するフローチャートを示している。図６では、まず、放電が発生すると（ステップＳ１）、出力検出端子５１に異常電圧が発生する（ステップＳ２）。すると、電界効果トランジスタ１００のゲート−ソース間に所定の動作電圧が印加されることになり、電界効果トランジスタ１００はオンする（ステップＳ３）。本実施形態では、電界効果トランジスタ１００の動作電圧は２．５Ｖに設定している。また、抵抗１０１は、抵抗３０と共に、図５に示した異常電圧を分圧している。よって、分圧された電圧が２．５Ｖ以上になると、電界効果トランジスタ１００はオンする。
【００３２】
電界効果トランジスタ１００のオン動作により、Ｄｕｔｙ制御端子５０に印加されていた電圧は０Ｖとなる（ステップＳ４）。すると上述したように、比較器２３は、マイナス端子の電圧レベルとプラス側端子の電圧レベルを比較し、マイナス端子の電圧レベルがプラス側端子の電圧レベルより高いので、“Ｌｏｗ”を出力する。ＡＮＤ回路２２は、これにより、“Ｌｏｗ”を出力する。ＮＯＴ回路２１は入力を反転し、電界効果トランジスタ２０に“Ｈｉｇｈ”を出力する。電界効果トランジスタ２０は、これによりオフ動作し、直流電圧Ｖｃｃは遮断される。電界効果トランジスタ２０のオフ動作により、直流電圧Ｖｃｃは遮断され、圧電トランス１に交流電圧Ｖ３が供給されなくなるので、冷陰極管ＲＬに出力電流ＩＬは流れず、出力検出端子５１に印加される電圧は０Ｖになる。電界効果トランジスタ１００のゲート−ソース間電圧が所定の電圧値を下回り、電界効果トランジスタ１００はオフ動作する。しかし、電界効果トランジスタ１００のオフ動作によって、Ｄｕｔｙ制御端子５０には、コンデンサ２８に充電された電圧が再度印加される。すなわち、電界効果トランジスタ１００のオン動作によって０Ｖになったものの、直流電圧Ｖｃｃの遮断により電界効果トランジスタ１００がオフ動作された後、Ｄｕｔｙ制御端子５０にコンデンサ２８に充電された電圧が再度印加される。Ｄｕｔｙ制御端子５０の電圧は、図７に示すように、コンデンサ２８に充電された電圧、すなわち２．４Ｖになるまで、過渡的に時間遅れを要する。
【００３３】
比較器２３は、マイナス端子の電圧レベルとＤｕｔｙ制御端子５０の電圧レベルを比較する。Ｄｕｔｙ制御端子５０が所定の電圧値まで上昇すると、比較器２３は“Ｈｉｇｈ”を出力する。よって、電界効果トランジスタ２０には、“Ｌｏｗ”が入力され、電界効果トランジスタ２０はオン動作する。これにより、圧電トランス１に交流電圧Ｖ３が供給され、放電が継続される。また、ステップＳ２において、出力検出端子５１に異常電圧が発生すると、積分器２６は、出力検出端子５１に印加された異常電圧と基準電圧Ｖ１との電圧差を積算する。更に、出力検出端子５１の電圧レベルが０Ｖになると、駆動制御手段１１のＶ−Ｆコンバータ３は、圧電トランス１の出力を増大させるため、周波数を低下させる。すなわち、Ｖ−Ｆコンバータ３は、電界効果トランジスタ４０及び４１に出力する動作信号の周期を長くする。これによって、圧電トランス１に入力される交流電圧Ｖ３の周波数は低下する。
【００３４】
図７では、Ｄｕｔｙ制御端子５０、出力検出端子５１及び積分器２６の出力の電圧波形を示している。図７は、縦軸に電圧を、横軸に時間を表している。上述した放電時の各電子部品の動作を図７の各端子の波形と合わせて説明すると、上述した放電時の各電圧波形は、図７の時刻Ｔ１−Ｔ２間に表されている。時刻Ｔ１で放電が発生し、出力検出端子５１の電圧レベルがインパルス状に上昇している。この上昇によって、電界効果トランジスタ１００がオンし、Ｄｕｔｙ制御端子５０の電圧レベルが０Ｖになる。直流電圧Ｖｃｃが遮断され、出力検出端子５１の電圧レベルが０Ｖに落ちる。これにより、電界効果トランジスタ１００がオフする。その後、Ｄｕｔｙ制御端子５０の電圧レベルが上昇し始め、所定値になると、時刻Ｔ２において再度電界効果トランジスタ１００がオンし、Ｄｕｔｙ制御端子５０の電圧レベルを０Ｖにしている。積分器２６で出力検出端子５１の電圧と基準電圧Ｖ１の差を積算する。また、駆動制御手段１１のＶ−Ｆコンバータ３は、積分器出力５２から、圧電トランス１から出力される交流電圧Ｖ４を高くするため、交流電圧Ｖ３の周波数を減少させる。すなわち、電界効果トランジスタ４０及び４１に出力する動作信号の周期を長くする。以後、時刻Ｔ３になるまで、この一連の動作を繰り返す。
【００３５】
この一連の動作を繰り返すと、駆動制御手段１１のＶ−Ｆコンバータ３は、電界効果トランジスタ４０及び４１に出力する動作信号の周期を長くし、圧電トランス１に出力する交流電圧Ｖ３の周波数を低くする制御を続けるため、交流電圧Ｖ３の周波数が図２に示した圧電トランス１の共振点より左側に移行していく。共振点より左側では、交流電圧Ｖ３の周波数を低くしても、圧電トランス１の出力は増大せず、かえって出力は低下する。よって、一連の動作をさらに繰り返すと、交流電圧Ｖ３の周波数は、更に低下し、それと共に圧電トランス１の出力も低下し、図２に示した周波数ｆｃに応じた電圧Ｖｃで、放電が維持できなくなる。
【００３６】
図７の時刻Ｔ３は、駆動制御手段１１のＶ−Ｆコンバータ３により、放電が維持できなくなった時刻である。この時刻以降、放電は維持されず、スパイクノイズを起因とする異常電圧は発生しない。つまり、電界効果トランジスタ１００のゲート−ソース間に所定の電圧が印加されなくなり、Ｄｕｔｙ制御端子５０は、コンデンサ２８に充電された電圧値、本実施形態では２．４Ｖを印加され続ける。よって、比較器２３は“Ｈｉｇｈ”を出力し続け、電界効果トランジスタ２０はオン動作する。時刻Ｔ３以降、圧電トランス１の出力が低下し続けることにより、出力検出端子５１の電圧レベルも低下する。積分器２６は、出力検出端子５１の電圧と基準電圧Ｖ１の差を積算し続ける。積分器２６の出力が直流電源２５の電圧値に到達すると、時刻Ｔ４で積分器２６の出力は飽和する（ステップＳ５）。比較器２４は、積分器２６の出力が直流電源２５の電圧値に到達すると、“Ｌｏｗ”を出力し、電界効果トランジスタ２０をオフ動作にする。よって、保護回路が動作し、直流電圧Ｖｃｃは遮断される（ステップＳ６）。遮断後、本発明に係る保護回路は、保護動作による部品破損がないので、放電箇所に不具合がなければ、再投入を実施して、冷陰極管ＲＬを再点灯させることができる。
【００３７】
以上のように、本実施形態の圧電インバータの異常電圧検出方法では、所定の周波数ｆを持つ交流電圧Ｖ３を昇圧する圧電トランス１を有する圧電インバータの異常電圧検出方法であって、放電に起因して生ずる出力電流ＩＬのスパイクノイズによる異常電圧を検出した。これにより、簡易な回路で、放電時に発生する異常電圧を検出することができる。また、異常電圧を検出することにより、正常時に誤動作がなく、信頼性の高い保護回路を提供することができる。
【００３８】
また、本実施形態の圧電インバータでは、所定の周波数ｆを持つ交流電圧Ｖ３を昇圧する圧電トランス１と、圧電トランス１から出力された電流ＩＬを検出する電流検出手段８と、圧電トランス１を駆動させるスイッチング素子２０を備える駆動手段７と、電流検出手段８により駆動手段７を制御する駆動制御手段１１と、を備えた圧電インバータであって、駆動制御手段１１は、放電に起因して生ずる出力電流ＩＬのスパイクノイズによる異常電圧を検出する異常電圧検出手段１００及び１０１を備え、異常電圧検出手段１００及び１０１の出力により、交流電圧Ｖ３を遮断した。これにより、放電時に発生する異常電圧を検出する専用の検出回路を設けることなく、既存の回路２００に異常電圧検出手段１００及び１０１を追加して、放電時に発生する異常電圧を検出することができる。よって、圧電インバータ回路がより簡易になる。また、検出した異常電圧に基づいて、圧電トランス１に入力される交流電圧Ｖ３を確実に遮断することができる。よって、放電時に発生する異常電圧から、圧電インバータ回路を保護することができる。
【００３９】
また、本実施形態の圧電インバータの遮断方法では、所定の周波数ｆを持つ交流電圧Ｖ３を昇圧する圧電トランス１と、圧電トランス１から出力された電流ＩＬを検出する電流検出手段８と、圧電トランス１を駆動させるスイッチング素子２０を備える駆動手段７と、電流検出手段８により駆動手段７を制御する駆動制御手段１１と、を備えた圧電インバータであって、駆動制御手段１１は、放電に起因して生ずる出力電流ＩＬのスパイクノイズによる異常電圧を検出する異常電圧検出手段１００及び１０１と、スイッチング素子２０を開閉させるタイミングを制御する論理回路２２と、論理回路２２を有する制御回路２００を備え、制御回路２００は、更に制御回路２００を外的要因から保護する保護回路２４乃至２６及び３３を備え、保護回路２４乃至２６及び３３は、異常電圧検出手段１００及び１０１で検出された電圧を積算する積分手段２と、積算手段２で積算された電圧５２と所定の電圧値２５及び３３を比較する積算電圧比較手段２４とを備え、論理回路２２は、異常電圧検出手段１００及び１０１から出力された異常電圧検出信号または比較手段２４からの出力信号により、スイッチング素子２０を開閉させた。
【００４０】
これにより、放電時に発生する異常電圧を検出する専用の検出回路を設けることなく、既存の回路２００に異常電圧検出手段１００及び１０１を追加して、放電時に発生する異常電圧を検出することができる。よって、圧電インバータ回路がより簡易になる。また、検出した異常電圧に基づいて、圧電トランス１に入力される交流電圧Ｖ３を確実に遮断することができる。よって、放電時に発生する異常電圧から、圧電インバータ回路を保護することができる。
【００４１】
また、上記制御回路２００は、圧電インバータ専用制御ＩＣ２００である。これにより、圧電インバータ専用制御ＩＣ２００の外部に異常電圧検出手段１００及び１０１を接続するだけで、放電時に発生する異常電圧から、上記の圧電インバータ専用制御ＩＣ２００を容易に保護することができる。
【００４２】
また、上記異常電圧検出手段１００及び１０１は、電界効果トランジスタ１００と抵抗１０１から構成した。これにより、電子部品（電界効果トランジスタ１００と抵抗１０１）２個を追加しただけで、異常電圧を検出することができる。よって、圧電トランス１の高圧側すなわち、冷陰極管ＲＬ等の各種負荷側に配設されたとしても、電子部品２個なので、回路配置上の自由度を高めることができる。更に、上記の電子部品（電界効果トランジスタ１００と抵抗１０１）は、異常電圧の検出によって部品破損しないので、遮断後、放電箇所に不具合がなければ、再投入することができる。
【００４３】
また、本実施形態の圧電インバータの異常電圧検出回路では、所定の周波数ｆを持つ交流電圧Ｖ３を昇圧する圧電トランス１と、圧電トランス１から出力された電流ＩＬを検出する電流検出手段８と、圧電トランス１を駆動させるスイッチング素子２０を備える駆動手段７と、電流検出手段８により駆動手段７を制御する駆動制御手段１１と、を備えた圧電インバータ１の異常電圧検出回路であって、駆動制御手段１１は、放電に起因して生ずる出力電流ＩＬのスパイクノイズによる異常電圧を検出する異常電圧検出手段１００及び１０１を備え、異常電圧検出手段１００及び１０１は、電界効果トランジスタ１００と抵抗１０１から構成され、異常電圧検出手段１００及び１０１の出力により、交流電圧Ｖ３を遮断した。これにより、放電時に発生する異常電圧を検出する専用の検出回路を設けることなく、既存の回路２００に異常電圧検出手段１００及び１０１を追加して、放電時に発生する異常電圧を検出することができる。よって、圧電インバータ回路がより簡易になる。また、検出した異常電圧に基づいて、圧電トランス１に入力される交流電圧Ｖ３を確実に遮断することができる。よって、放電時に発生する異常電圧から、圧電インバータ回路を保護することができる。
【００４４】
なお、本発明の範囲は上述した実施形態に限られず、特許請求の範囲の記載に反しない限り、他の様々な実施形態に適用可能である。例えば、本発明の実施の形態では、異常電圧検出手段として電界効果トランジスタ１００と抵抗１０１を用いているが、特にこれに限定されるものでなく、比較器と抵抗でも良い。その場合、比較器には、電界効果トランジスタ１００の動作電圧（本実施形態では、２．４Ｖ）に等しい基準電圧を、比較器のプラス端子に入力し、抵抗１０１で分圧された電圧を比較器のマイナス端子に入力する必要がある。
【００４５】
また、本実施形態では、負荷として、冷陰極管ＲＬを使用しているが、特にこれに限定されるものでなく、単なる抵抗負荷でも適用可能である。
また、本実施形態では、圧電インバータ専用制御ＩＣ２００に異常電圧検出手段１００及び１０１を用いているが、特にこれに限定されるものでなく、デッドタイムコントロール機能つきの制御ＩＣであれば、他の制御ＩＣにも適用可能である。
【００４６】
また、本実施形態では、電界効果トランジスタ１００がオンしても、積分器２６の出力が所定値にならないと、直流電圧Ｖｃｃを遮断させていないが、特にこれに限定されるものでなく、電界効果トランジスタ１００がオンしたら、直ちに直流電圧Ｖｃｃを遮断しても良い。
【００４７】
また、本実施形態では、誤動作防止のため、抵抗１０１と抵抗３０で異常電圧を分圧しているが、特にこれに限定されるものでなく、電界効果トランジスタ１００のゲート−ソース間に動作電圧を供給できれば、適用可能である。ただし、本実施形態のように抵抗１０１と抵抗３０で異常電圧を分圧する回路構成とすれば、抵抗１０１の抵抗値を変更することで、検出感度を変更することもできる。更に、正常時における誤動作防止にもつながる。
【００４８】
また、本実施形態では、電流検出手段８を抵抗器３０、３２及び１０１と、コンデンサ２９と、ダイオード３１と、接地３５及び３６とから構成しているが、特にこれに限定されるものでなく、出力電流ＩＬを検出し、出力検出端子５１に電圧を印加できれば、他の構成要素を有する回路でも良い。
【００４９】
また、本実施形態では、回路配線の断線放電等により異常電圧が発生した場合に、電界効果トランジスタ２０をオフ動作させて、直流電圧Ｖｃｃを遮断しているが、特にこれに限定されるものでなく、電界効果トランジスタ２０を無くして、Ｖ−Ｆコンバータ３で制御される電界効果トランジスタ４０及び４１をオン動作させて、直流電圧Ｖｃｃを遮断しても良い。この場合、Ｖ−Ｆコンバータ３と電界効果トランジスタ４０及び４１の間にドライブ回路を設けて、該ドライブ回路にＮＯＴ回路２１を接続する。上記の回路は、直流電圧Ｖｃｃが一定の場合に特に有効である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
圧電トランスを用いた圧電インバータを備えた回路であれば、例えば、冷陰極管の駆動装置やテレビジョン受像器、電子複写機、携帯電話等であっても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態に係る圧電インバータの基本構成を示すブロック図である。
【図２】圧電トランスの動作特性をグラフに示した図である。
【図３】本発明の特徴の部分を示す圧電トランスの制御回路図である。
【図４】図３に示す正常時における出力検出端子に印加される電圧波形を示す図である。
【図５】図３に示す放電時における出力検出端子に印加される電圧波形を示す図である。
【図６】放電発生から出力遮断にいたるまでのフローチャートである。
【図７】図３に示す各端子の放電時における電圧波形を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  圧電トランス、２  積分手段、３  Ｖ−Ｆコンバータ、７  駆動手段、
８  電流検出手段、１１  駆動制御手段、  
２０、４０、４１、１００  電界効果トランジスタ、２１  ＮＯＴ回路、
２２  ＡＮＤ回路、２３、２４  比較器、２５  直流電源、２６  積分器、  
２７、２８、２９  コンデンサ、３０、３２、１０１  抵抗、３１  ダイオード、
３３、３４、３５、３６、４２、４３  接地、４４、４５  インダクタンス、
５０  Ｄｕｔｙ制御端子、５１  出力検出端子、５２  積分器出力、
２００  圧電インバータ専用制御ＩＣ、ｆ  周波数、
ＲＬ 冷陰極管（負荷）、Ｖｃｃ、Ｖ２  直流電圧、ＩＬ  出力電流
Ｖ１  基準電圧、Ｖ２０  初期値、Ｖ３、Ｖ４  交流電圧  
【図１】
2006141146.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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